JP7275769B2 - 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置 - Google Patents

圧電アクチュエータ及び液体吐出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7275769B2
JP7275769B2 JP2019069633A JP2019069633A JP7275769B2 JP 7275769 B2 JP7275769 B2 JP 7275769B2 JP 2019069633 A JP2019069633 A JP 2019069633A JP 2019069633 A JP2019069633 A JP 2019069633A JP 7275769 B2 JP7275769 B2 JP 7275769B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive pattern
respect
common electrode
piezoelectric body
electrically connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019069633A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020168747A (ja
Inventor
徹 垣内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2019069633A priority Critical patent/JP7275769B2/ja
Priority to US16/834,333 priority patent/US11273641B2/en
Publication of JP2020168747A publication Critical patent/JP2020168747A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7275769B2 publication Critical patent/JP7275769B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1607Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047Membrane type
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/14258Multi layer thin film type piezoelectric element
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、圧電アクチュエータ、及び、圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置に関する。
特許文献1には、下電極、第一圧電層、中間電極、第二圧電層及び上電極が順次積層された圧電アクチュエータが開示されている。下電極及び上電極は、上下電極接続部によって互いに電気的に接続されている。上下電極接続部から、上下電極配線が引き出されている。中間電極から、中間電極配線が引き出されている。
特開2010-214634号公報(図4)
特許文献1において、上下電極配線及び中間電極配線は、中間電極に対して互いに同じ側に引き出されている。この場合、上下電極配線及び中間電極配線を互いに電気的に絶縁するため、これらの間に絶縁層を設ける必要があり、構造が複雑化する。また、絶縁層を設けたとしても、配線同士の間隔が小さくなるため、電気的な信頼性が低くなる。
本発明の目的は、構造の簡素化及び電気的な信頼性の向上を共に実現できる圧電アクチュエータ及び液体吐出装置を提供することにある。
本発明の第1観点によれば、共通電極と、前記共通電極に対して前記共通電極の厚み方向の一方に配置された第1圧電体と、前記第1圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された個別電極と、前記個別電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第2圧電体と、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第1導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、前記第1導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続され、かつ、前記個別電極と電気的に接続されず、前記第2導電パターンは、前記共通電極及び前記個別電極のいずれとも電気的に接続されず、前記第3導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記個別電極と電気的に接続され、前記第1導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記厚み方向と直交する直交方向の一方に配置され、前記第3導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記厚み方向と直交する直交方向の他方に配置されたことを特徴とする、圧電アクチュエータが提供される。
本発明の第2観点によれば、圧力室が形成された圧力室基板と、前記圧力室基板に対して前記圧力室基板の厚み方向の一方に配置され、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に対して前記厚み方向の一方に配置された共通電極と、前記共通電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第1圧電体と、前記第1圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された個別電極と、前記個別電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第2圧電体と、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第1導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、前記第1導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続され、かつ、前記個別電極と電気的に接続されず、前記第2導電パターンは、前記共通電極及び前記個別電極のいずれとも電気的に接続されず、前記共通電極及び前記個別電極と共に前記厚み方向に前記圧力室と重なり、前記第3導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記個別電極と電気的に接続され、前記第1導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記厚み方向と直交する直交方向の一方に配置され、前記第3導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記厚み方向と直交する直交方向の他方に配置されたことを特徴とする、液体吐出装置が提供される。
本発明の第3観点によれば、第1アクチュエータ群と、第2アクチュエータ群と、を備え、第1アクチュエータ群は、第1共通電極と、前記第1共通電極に対して前記第1共通電極の厚み方向の一方に配置された第1圧電体と、前記第1圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第1個別電極と、前記第1個別電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第2圧電体と、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第1導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、第2アクチュエータ群は、第2共通電極と、前記第2共通電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第3圧電体と、前記第3圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第2個別電極と、前記第2個別電極に対して前記厚み方向の一方に配置された第4圧電体と、前記第4圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置された第4導電パターンと、前記第4圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第4導電パターンと絶縁された第5導電パターンと、前記第4圧電体に対して前記厚み方向の一方に配置され、前記第4導電パターン及び前記第5導電パターンと絶縁された第6導電パターンと、を備え、前記第1導電パターンは、前記第1共通電極と電気的に接続され、かつ、前記第1個別電極と電気的に接続されず、前記第2導電パターンは、前記第1共通電極及び前記第1個別電極のいずれとも電気的に接続されず、前記第3導電パターンは、前記第1共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記第1個別電極と電気的に接続され、前記第4導電パターンは、前記第2共通電極と電気的に接続され、かつ、前記第2個別電極と電気的に接続されず、前記第5導電パターンは、前記第2共通電極及び前記第2個別電極のいずれとも電気的に接続されず、前記第6導電パターンは、前記第2共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記第2個別電極と電気的に接続され、前記厚み方向と直交する直交方向において、前記第1導電パターンと前記第4導電パターンとの間に前記第2導電パターン及び前記第5導電パターンが配置され、前記第2導電パターンと前記第5導電パターンとの間に前記第3導電パターン及び前記第6導電パターンが配置されたことを特徴とする、圧電アクチュエータが提供される。
本発明によれば、構造の簡素化及び電気的な信頼性の向上を共に実現できる。
本発明の一実施形態に係るプリンタの平面図である。 図1のプリンタに含まれる1つのヘッドの平面図である。 図2のIII-III線に沿ったヘッドの断面図である。 図2の一点鎖線で囲まれた領域IVにおける、圧電アクチュエータの製造過程を示す平面図である。 図2の一点鎖線で囲まれた領域IVにおける、圧電アクチュエータの製造過程を示す平面図である。 図1のプリンタの電気的構成を示すブロック図である。 各導電パターンに印加される信号を示す図である。 図2のVIII-VIII線に沿った断面における、圧電アクチュエータの変形態様を示す図である。 本発明の一変形例に係る圧電アクチュエータを示す、図2に対応する平面図である。
先ず、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るプリンタ100の全体構成について説明する。
プリンタ100は、4つのヘッド1を含むヘッドユニット1x、プラテン3、搬送機構4及び制御部5を備えている。
プラテン3の上面に、用紙9が載置される。
搬送機構4は、搬送方向にプラテン3を挟んで配置された2つのローラ対4a,4bを有する。制御部5の制御により搬送モータ4m(図6参照)が駆動されると、ローラ対4a,4bが用紙9を挟持した状態で回転し、用紙9が搬送方向に搬送される。
ヘッドユニット1xは、紙幅方向(搬送方向及び鉛直方向の双方と直交する方向)に長尺であり、位置が固定された状態でノズル11(図2及び図3参照)から用紙9に対してインクを吐出するライン式である。4つのヘッド1は、それぞれ紙幅方向に長尺であり、紙幅方向に千鳥状に配列されている。
制御部5は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)を有する。ASICは、ROMに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、制御部5は、PC等の外部装置から入力された記録指令(画像データを含む。)に基づき、各ヘッド1のドライバIC1d及び搬送モータ4m(共に図6参照)を制御し、用紙9上に画像を記録する。
次いで、図2及び図3を参照し、ヘッド1の構成について説明する。
ヘッド1は、流路基板10、圧電アクチュエータ30及び配線基板90を有する。
流路基板10は、図3に示すように、鉛直方向(本発明に係る「厚み方向」に該当し、以下「厚み方向」という。)に積層された3枚のプレート10a~10cと、2枚のダンパ膜10dと、プレート10eとで構成されている。2枚のダンパ膜10dは、プレート10cの下面における、流路基板10の幅方向(搬送方向と平行な方向。本発明に係る「直交方向」であり、以下「直交方向」という。)の一端及び他端のそれぞれに接着されている。プレート10eは、プレート10cの下面における直交方向の中央に接着されている。流路基板10には、プレート10a~10c,10eに形成された貫通孔により、2つの共通流路15と、複数の個別流路16とが形成されている。
2つの共通流路15は、直交方向の両端において、流路基板10の長手方向(紙幅方向。本発明に係る「交差方向」に該当し、以下「交差方向」という。)に延びている。なお、図2では、共通流路15の図示を省略している。
各個別流路16は、図3に示すように、ノズル11、圧力室12、ノズル11と圧力室12とを連通させる連通路13、及び、圧力室12と共通流路15とを連通させる連通路14で構成されている。
各個別流路16に含まれる圧力室12は、図2に示すように、交差方向に千鳥状に配列され、第1圧力室群12A及び第2圧力室群12Bを構成している。第1圧力室群12A及び第2圧力室群12Bは、直交方向に並んでいる。第1圧力室群12A及び第2圧力室群12Bは、それぞれ、交差方向に1列に等間隔で配列された複数の圧力室12で構成されている。圧力室12は、図2に示すように、厚み方向と直交する平面において、直交方向に長尺な略矩形状である。
第1圧力室群12Aに属する圧力室12を含む個別流路16は、2つの共通流路15の一方(図3において左側の共通流路15)に連通している。第2圧力室群12Bに属する圧力室12を含む個別流路16は、2つの共通流路15の他方(図3において右側の共通流路15)に連通している。
各共通流路15は、サブタンク(図示略)に連通している。サブタンクは、メインタンクに連通し、メインタンクから供給されたインクを貯留している。サブタンク内のインクが、共通流路15に供給され、さらに共通流路15から各個別流路16に供給される。各個別流路16において、インクは、連通路14を通って圧力室12に流入する。そして当該インクは、圧電アクチュエータ30の変形に伴い、圧力室12の容積が変化し、圧力室12に圧力が付与されることで、連通路13を通ってノズル11から吐出される。
圧力室12は、流路基板10を構成するプレート10a~10c,10eのうち、最上層のプレート10a(本発明に係る「圧力室基板」)に形成された貫通孔で構成され、流路基板10の上面に開口している。
圧電アクチュエータ30は、図3に示すように、振動板31、共通電極32、第1圧電体33、個別電極34、第2圧電体35、導電パターン41~43、メッキ層51,52及び配線53を有する。
圧電アクチュエータ30の各要素の厚み方向の位置関係は、以下のとおりである。振動板31は、プレート10aに対して上方(厚み方向の一方)に配置され、共通電極32に対して下方(厚み方向の他方)に配置されている。共通電極32は、振動板31に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。第1圧電体33は、共通電極32に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。個別電極34は、第1圧電体33に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。第2圧電体35は、個別電極34に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。導電パターン41~43は、それぞれ第2圧電体35に対して上方(厚み方向の一方)に配置され、かつ、互いに絶縁されている。第1メッキ層51は、第1導電パターン41に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。第2メッキ層52は、第2導電パターン42に対して上方(厚み方向の一方)に配置されている。配線53は、第3導電パターン43に対して上方(厚み方向の一方)に配置された一端を有する。導電パターン41~43は、導電性材料(例えば、Pt、Ir等の金属)で構成される電極である。
圧電アクチュエータ30は、圧力室12毎に、アクチュエータ30zを有する。アクチュエータ30zは、第1圧電体33における共通電極32と個別電極34とで厚み方向に挟まれた部分30xと、第2圧電体35における第2導電パターン42と個別電極34とで厚み方向に挟まれた部分30yとで構成される。
振動板31は、プレート10aの上面に接着され、プレート10aに形成された全ての圧力室12を覆っている。
圧電アクチュエータ30における振動板31及びメッキ層51,52以外の要素(共通電極32、第1圧電体33、個別電極34、第2圧電体35、導電パターン41~43及び配線53)は、第1アクチュエータ群30A及び第2アクチュエータ群30Bを構成している。第1アクチュエータ群30A及び第2アクチュエータ群30Bは、第1圧力室群12A及び第2圧力室群12Bにそれぞれ対応し、直交方向に並んでいる。
ここで、図4及び図5を参照し、圧電アクチュエータ30の製造過程において、振動板31をプレート10aの上面に接着した後の工程を説明する。
先ず、図4(a)に示すように、振動板31の上面に、共通電極32をエッチング等により形成する。
共通電極32は、アクチュエータ群30A,30B毎に設けられ、対応する圧力室群12A,12Bに属する複数の圧力室12のそれぞれと厚み方向に重なる複数の第1部分32aと、複数の第1部分32aそれぞれの直交方向の一端から直交方向の一方に延びる複数の第2部分32bと、複数の第2部分32bを連結する第3部分32cとを有する。
第1部分32aは、厚み方向と直交する平面において、直交方向に長尺な矩形状である。第1部分32aは、直交方向及び交差方向の双方において、圧力室12よりも短い。第1部分32aの全体が、圧力室12と厚み方向に重なる。
第2部分32bは、厚み方向と直交する平面において、直交方向に長尺な矩形状である。第2部分32bは、直交方向及び交差方向の双方において、第1部分32aよりも短い。第2部分32bは、圧力室12と厚み方向に重なる部分と、圧力室12と厚み方向に重ならない部分とを含む。
第3部分32cは、圧力室12と厚み方向に重ならず、交差方向に延びている。
第1アクチュエータ群30Aに属する共通電極32と、第2アクチュエータ群30Bに属する共通電極32とは、圧電アクチュエータ30の直交方向の中央を通って交差方向に延びる直線に対し、対称に配置されている。直交方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する共通電極32の第3部分32cと、第2アクチュエータ群30Bに属する共通電極32の第3部分32cとの間に、圧力室群12A,12Bに属する全ての圧力室12が配置されている。
次に、図4(b)に示すように、第1圧電体33及び個別電極34をエッチング等により形成する。
第1圧電体33及び個別電極34は、圧力室12毎に設けられる。
第1圧電体33は、厚み方向と直交する平面において、直交方向に長尺な矩形状である。第1圧電体33は、直交方向において、第1部分32a及び圧力室12のいずれよりも長く、交差方向において、第1部分32aよりも長くかつ圧力室12よりも短い。第1圧電体33は、第1部分32a及び圧力室12に対し、直交方向の一方及び他方のそれぞれにおいて突出する。第1圧電体33は、第1部分32a及び第2部分32bの上面に形成された部分と、振動板31の上面に形成された部分とを含む。また、第1圧電体33は、圧力室12と厚み方向に重なる部分と、圧力室12と厚み方向に重ならない部分とを含む。
個別電極34は、第1圧電体33の上面に形成される。個別電極34は、厚み方向と直交する平面において、第1圧電体33と同じ形状を有する。
次に、図4(c)に示すように、第2圧電体35をエッチング等により形成する。
第2圧電体35は、アクチュエータ群30A,30B毎に設けられ、交差方向に延び、対応する圧力室群12A,12Bに属する複数の圧力室12の全てと厚み方向に重なる。第2圧電体35は、対応するアクチュエータ群30A,30Bに属する共通電極32、第1圧電体33及び個別電極34を覆うように、振動板31上に形成される。
第2圧電体35は、圧力室12毎に、直交方向の一方の面に形成された第1凹部35xと、直交方向の他方の面に形成された第2凹部35yとを有する。このとき、第1凹部35xを介して共通電極32の第3部分32cが露出され、第2凹部35yを介して個別電極34が露出されている。
第2圧電体35は、圧力室12間の隔壁12wと厚み方向に重なる部分に、スリット35zを有する。隔壁12wは、プレート10a(図3参照)において、交差方向に互いに隣接する圧力室12間の部分である。スリット35zは、第2圧電体35を厚み方向に貫通している。スリット35zは、交差方向において隔壁12wよりも長く、圧力室12の交差方向の端部とも厚み方向に重なる。
次に、図5(a)に示すように、第2圧電体35の上面に、導電パターン41~43をエッチング等により形成する。
アクチュエータ群30A,30B毎に、第1導電パターン41、第2導電パターン42、及び、複数の第3導電パターン43が設けられる。
各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1導電パターン41及び第2導電パターン42はそれぞれ交差方向に延び、複数の第3導電パターン43は交差方向に一列に配列される。また、各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1導電パターン41は第2導電パターン42に対して直交方向の一方に配置され、複数の第3導電パターン43は第2導電パターン42に対して直交方向の他方に配置される。
第1導電パターン41は、共通電極32の第3部分32cと、厚み方向に重なる。第1導電パターン41は、第2圧電体35に形成された複数の第1凹部35xを介して、第3部分32cと電気的に接続される。具体的には、図3に示すように、第1導電パターン41が、第1凹部35xにおいて、共通電極32と接触する。なお、第1導電パターン41は、個別電極34と電気的に接続されない。
第2導電パターン42は、直交方向において、圧力室12よりも長い。第2導電パターン42は、共通電極32の第1部分32a及び個別電極34と共に、対応する圧力室群12A,12Bに属する複数の圧力室12と厚み方向に重なる。第2導電パターン42は、第2圧電体35の直交方向において第1凹部35xと第2凹部35yとの間の部分と、厚み方向に重なる。なお、第2導電パターン42は、共通電極32及び個別電極34のいずれとも電気的に接続されない。
各第3導電パターン43は、各個別電極34における直交方向の他方の端部と、厚み方向に重なる。各第3導電パターン43は、第2圧電体35に形成された各第2凹部35yを介して、各個別電極34と電気的に接続される。具体的には、図3に示すように、第3導電パターン43が、第2凹部35yにおいて、個別電極34と接触する。なお、第3導電パターン43は、共通電極32と電気的に接続されない。
図2に示すように、直交方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41との間に、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42、第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42、第1アクチュエータ群30Aに属する複数の第3導電パターン43、及び、第2アクチュエータ群30Bに属する複数の第3導電パターン43が配置されている。
交差方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する2つの第3導電パターン43の間に、第2アクチュエータ群30Bに属する1つの第3導電パターン43が配置され、また、交差方向において、第2アクチュエータ群30Bに属する2つの第3導電パターン43の間に、第1アクチュエータ群30Aに属する1つの第3導電パターン43が配置されている。また、第1アクチュエータ群30A複数の第3導電パターン43と、第2アクチュエータ群30Bに属する複数の第3導電パターン43とは、直交方向に離隔している。即ち、第1アクチュエータ群30Aに属する複数の第3導電パターン43と、第2アクチュエータ群30Bに属する複数の第3導電パターン43とは、交差方向に千鳥状に配列されている。
圧電アクチュエータ30は、さらに、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41とを接続する2つの第1接続パターン61、及び、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42と第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42とを接続する2つの第2接続パターン62を有する。
2つの第1接続パターン61のうち、一方は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第1導電パターン41における交差方向の一端に接続し、他方は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第1導電パターン41における交差方向の他端に接続している。各第1接続パターン61は、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41から直交方向の他方に突出した第1突出部41pと、第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41から直交方向の他方に突出した第1突出部41pとが、互いに接続されることで構成されている。
2つの第2接続パターン62のうち、一方は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第2導電パターン42における交差方向の一端に接続し、他方は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第2導電パターン42における交差方向の他端に接続している。各第2接続パターン62は、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42から直交方向の他方に突出した第2突出部42pと、第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42から直交方向の他方に突出した第2突出部42pとが、互いに接続されることで構成されている。
各アクチュエータ群30A,30Bは、共通電極32、第1圧電体33、個別電極34、第2圧電体35、導電パターン41~43、メッキ層51,52及び配線53に加え、第1導電パターン41における交差方向の一端及び他端のそれぞれから突出した2つの第1突出部41pと、第2導電パターン42における交差方向の一端及び他端のそれぞれから突出した2つの第2突出部42pとを有する。各アクチュエータ群30A,30Bに属する第1突出部41p及び第2突出部42pは、直交方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41との間に配置されている。また、各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1突出部41p、第2突出部42p及び複数の第3導電パターン43が、交差方向に並んでいる。
アクチュエータ群30A,30B全体において、第1接続パターン61、第2接続パターン62及び複数の第3導電パターン43が、交差方向に並んでいる。複数の第3導電パターン43に対して、交差方向の両側に、第1接続パターン61及び第2接続パターン62が配置されている。交差方向において、2つの第1接続パターン61の間に2つの第2接続パターン62が配置され、2つの第2接続パターン62の間に複数の第3導電パターン43が配置されている。
接続パターン61,62は、導電パターン41~43と同時に形成される。
次に、図5(b)に示すように、メッキ層51,52及び配線53を形成する。
第1メッキ層51は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第1導電パターン41の上面に形成される部分と、2つの第1接続パターン61(図2参照)の上面に形成される部分とを含む。第1メッキ層51は、厚み方向と直交する平面において、複数の第3導電パターン43の四方を囲う。即ち、第1メッキ層51は、厚み方向と直交する平面において、ロの字状である。
第2メッキ層52は、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第2導電パターン42の上面に形成される部分52a,52bと、2つの第2接続パターン62(図2参照)の上面に形成される部分とを含む。第2メッキ層52は、厚み方向と直交する平面において、略ロの字状である。
第1部分52aは、対応する圧力室群12A,12Bに属する複数の圧力室12に対して直交方向の一方に配置され、厚み方向に圧力室12と重ならない。第2部分52bは、対応する圧力室群12A,12Bに属する複数の圧力室12に対して直交方向の他方に配置され、厚み方向に圧力室12と重ならない。各アクチュエータ群30A,30Bに属する第2導電パターン42の上面に形成される部分52a,52bは、交差方向の両端で互いに接続し、2つの第2接続パターン62(図2参照)の上面に形成される部分と連結される。
配線53は、第3導電パターン43毎に設けられ、第3導電パターン43と電気的に接続される。配線53は、第3導電パターン43の上面に配置された一端と、振動板31における直交方向の中央の上面に配置された他端とを有する。配線53は、第3導電パターン43から、直交方向の他方に引き出される。図2に示すように、第1アクチュエータ群30Aに属する複数の第3導電パターン43のそれぞれに接続された複数の配線53と、第2アクチュエータ群30Bに属する複数の第3導電パターン43のそれぞれに接続された複数の配線53とは、交差方向に千鳥状に配列される。
厚み方向と直交する平面において、複数の配線53は第2メッキ層52に囲まれ、第2メッキ層52は第1メッキ層51に囲まれる。
以上の工程により、圧電アクチュエータ30が完成する。
なお、図2では、メッキ層51,52の図示を省略している。図4(b),(c)及び図5(a),(b)では、流路基板10に形成された圧力室12以外の要素(ノズル11及び連通路13,14)の図示を省略している。図5(a),(b)では、第1圧電体33等の図示を省略している。
配線基板90は、COF(Chip On Film)等からなり、圧電アクチュエータ30における直交方向の中央に固定された一端(図2及び図3参照)と、制御部5(図1及び図6参照)に接続された他端とを有する。配線基板90の一端と他端との間には、ドライバIC1dが実装されている(図3参照)。
配線基板90の一端は、図2に示すように、交差方向に延び、第1接続パターン61、第2接続パターン62及び複数の配線53のそれぞれと接続されている。配線基板90は、第1接続パターン61と電気的に接続される配線(図示略)と、第2接続パターン62と電気的に接続される配線(図示略)と、複数の配線53のそれぞれと電気的に接続される複数の配線93(図3参照)とを有する。これら配線は、ドライバIC1dと電気的に接続されている。また、これら配線のうち、第2接続パターン62と電気的に接続される配線は、接地されている。
ドライバIC1dは、制御部5からの制御信号に基づいて、第2接続パターン62(ひいては、第2導電パターン42)をグランド電位(0V)に保持しつつ(図7(a)参照)、各配線53(ひいては、第3導電パターン43)に、高電位(例えば20V)と高電位よりも低い低電位(例えば0V)とで構成される第1パルス信号P1を印加し(図7(b)参照)、第1接続パターン61(ひいては、第1導電パターン41)に、グランド電位(0V)と負電位(例えば-3V)とで構成される第2パルス信号P2を印加する(図7(c)参照)。第2パルス信号P2は、第1パルス信号P1によって第3導電パターン43に高電位が印加されているときは(即ち、図7に示す期間Aでは)グランド電位、第1パルス信号P1によって第3導電パターン43に低電位が印加されているときは(即ち、図7に示す期間Bでは)負電位となるように構成されている。負電位は、アクチュエータ30zの抗電界を超えない電位である。
期間Aでは、図8(a)に示すように、部分30x,30yの双方が、厚み方向と直交する方向に収縮する。これにより、圧電アクチュエータ30における圧力室12と厚み方向に重なる部分が、圧力室12に向かって(下向きに)凸となるように、撓む。このとき圧力室12は、振動板31及び圧電体33,35がフラットな場合と比べ、容積が小さくなっている。
期間Bでは、図8(b)に示すように、部分30xの収縮が解消される一方、部分30yが、厚み方向と直交する方向に若干拡張する。これにより、圧電アクチュエータ30における圧力室12と厚み方向に重なる部分が、圧力室12から離れる方向に(上向きに)凸となるように、若干撓む。このとき圧力室12は、振動板31及び圧電体33,35がフラットな場合と比べ、容積が若干大きくなっている。
記録処理の開始前、各アクチュエータ30zは図8(a)の状態に維持される。記録処理が開始されると、インクを吐出させるべきノズル11に対応するアクチュエータ30zが、図8(a)から図8(b)、さらに図8(a)の状態に変化し、圧力室20に圧力が付与されることで、ノズル11からインクが吐出される。
なお、第2圧電体35にスリット35zが形成されており、隔壁12w上には圧電体33,35が配置されていない。これにより、アクチュエータ30zが撓み易くなっている。スリット35z内には、第2導電パターン42が配置され、共通電極32や個別電極34は配置されていない。
以上に述べたように、本実施形態によれば、各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1導電パターン41及び第3導電パターン43が、第2導電パターン42に対して直交方向に互いに反対側に配置されている(図5参照)。また、直交方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と、第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41(本発明に係る「第4導電パターン」)との間に、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42と、第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42(本発明に係る「第5導電パターン」)とが配置され、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42と第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42との間に、第1アクチュエータ群30Aに属する第3導電パターン43と、第2アクチュエータ群30Bに属する第3導電パターン43(本発明に係る「第6導電パターン」)とが配置されている(図2参照)。仮に、各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1導電パターン41及び第3導電パターン43が第2導電パターン42に対して直交方向において互いに同じ側に配置された場合、第1導電パターン41と第3導電パターン43との間に絶縁層を設ける必要があり、構造が複雑化すると共に、第1導電パターン41と第3導電パターン43との間隔が小さくなるため、電気的な信頼性が低くなる。これに対し、本構成によれば、各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1導電パターン41及び第3導電パターン43が第2導電パターン42に対して直交方向において互いに反対側に配置されているため、上記の問題を抑制できる(即ち、構造の簡素化及び電気的な信頼性の向上を共に実現できる)。
各アクチュエータ群30A,30Bにおいて、第1突出部41p、第2突出部42p及び複数の第3導電パターン43が、交差方向に並んでいる(図2参照)。これにより、圧電アクチュエータ30において、第1突出部41p、第2突出部42p及び複数の第3導電パターン43が交差方向に並んだ領域に、1枚の配線基板90を固定できる。したがって、導電パターン41~43に対して個別に配線基板を設ける場合に比べ、部品点数が削減され、製造も容易である。
直交方向において、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41との間に、第1アクチュエータ群30Aに属する第2導電パターン42、第2アクチュエータ群30Bに属する第2導電パターン42、第1アクチュエータ群30Aに属する複数の第3導電パターン43、第2アクチュエータ群30Bに属する複数の第3導電パターン43、第1アクチュエータ群30Aに属する第1突出部41p、第2アクチュエータ群30Bに属する第1突出部41p、第1アクチュエータ群30Aに属する第2突出部42p、及び、第2アクチュエータ群30Bに属する第2突出部42pが配置されている(図2参照)。この場合、圧電アクチュエータ30において、第1アクチュエータ群30Aに属する第1導電パターン41と第2アクチュエータ群30Bに属する第1導電パターン41との間の領域に、1枚の配線基板90を固定すればよく、アクチュエータ群30A,30Bに対して個別に配線基板を設ける場合に比べ、部品点数が削減され、製造も容易である。
第1アクチュエータ群30Aに属する第1突出部41pと、第2アクチュエータ群30Bに属する第1突出部41pとが、互いに接続され、第1アクチュエータ群30Aに属する第2突出部42pと、第2アクチュエータ群30Bに属する第2突出部42pとが、互いに接続されている(図2参照)。この場合、突出部同士が離れている場合に比べ、配線基板90の直交方向の固定領域を小さくできる。したがって、配線基板90の長さを過度に長くする必要がなく、材料費を低減できる。
アクチュエータ群30A,30B全体において、第1接続パターン61、第2接続パターン62及び複数の第3導電パターン43が、交差方向に並んでいる(図2参照)。これにより、圧電アクチュエータ30において、第1接続パターン61、第2接続パターン62及び複数の第3導電パターン43が交差方向に並んだ領域に、1枚の配線基板90を固定できる。したがって、アクチュエータ群30A,30B毎に配線基板を設ける場合に比べ、部品点数が削減され、製造も容易である。
圧電アクチュエータ30は、複数の第1接続パターン61及び複数の第2接続パターン62を備えている(図2参照)。これにより、配線基板90との接点が複数設けられることで、各アクチュエータ群30A,30Bに属する第1導電パターン41及び第2導電パターン42の電圧降下を抑制することができる。
第1導電パターン41は、第2圧電体35に形成された第1凹部35xを介して共通電極32と電気的に接続され、第3導電パターン43は、第2圧電体35に形成された第2凹部35yを介して個別電極34と電気的に接続され、第2導電パターン42は、第2圧電体35の直交方向において第1凹部35xと第2凹部35yとの間の部分と、厚み方向に重なる(図5(a)参照)。これにより、第1導電パターン41及び第3導電パターン43が第2導電パターン42に対して直交方向に互いに反対側に配置される構成を、実効的に実現できる。
圧電アクチュエータ30は、第1導電パターン41に対して厚み方向の一方に配置された第1メッキ層51をさらに備えている(図3及び図5(b)参照)。これにより、第1導電パターン41について、電気抵抗を小さくし、電圧降下を抑制できる。ひいては、複数のアクチュエータ30z間における印加電圧の差を小さくし、吐出のばらつきを抑制できる。
共通電極32に対して厚み方向の他方に、振動板31が配置されている(図3参照)。つまり、導電パターン41~43は振動板31から厚み方向に離隔した位置にある。したがって、導電パターン41~43のそれぞれに対する配線作業を容易に行える。
圧電アクチュエータ30は、第2導電パターン42に対して厚み方向の一方に配置された第2メッキ層52をさらに備えている(図3及び図5(b)参照)。これにより、第2導電パターン42について、電気抵抗を小さくし、電圧降下を抑制できる。ひいては、複数のアクチュエータ30z間における印加電圧の差を小さくし、吐出のばらつきを抑制できる。また、第2導電パターン42における厚み方向に圧力室12と重なる部分にメッキ層が設けられると、アクチュエータ30zの変形が阻害され得る。これに対し、本構成では、第2メッキ層52が第2導電パターン42における厚み方向に圧力室12と重ならない部分に設けられているため、アクチュエータ30zの変形の阻害を抑制できる。
第2メッキ層52は、接地されている。これにより、第2導電パターン42の電気的な信頼性が確保され、第2導電パターン42に対して保護膜を形成する必要がなくなる。
制御部5は、第2導電パターン42をグランド電位に保持し、第3導電パターン43に第1パルス信号P1を印加し、第1導電パターン41に第2パルス信号P2を印加する(図7参照)。圧電体33,35は、ゾルゲル法で形成されると、引張応力を有する傾向にある。また、電極32,34や導電パターン41~43は、Pt等の貴金属で構成されると、結晶化時の熱処理等で、引張応力を有し得る。このように圧電体33,35、電極32,34や導電パターン41~43が引張応力を有する場合において、第1導電パターン41及び第2導電パターン42をグランド電位に保持しかつ第3導電パターン43に第1パルス信号P1を印加すると、期間Bにおいて、圧電アクチュエータ30における圧力室12と厚み方向に重なる部分が、圧力室12に向かって(下向きに)凸となるように撓んだ状態となり、その後の期間Aにおけるアクチュエータ30zの変形量を大きくし難い。この点、本構成では、期間Bにおいて、第1導電パターン41に負電位が印加されることで、圧電アクチュエータ30における圧力室12と厚み方向に重なる部分が、圧力室12から離れる方向に(上向きに)凸となるように、若干撓む。これにより、引張応力に起因する圧力室12に向かって凸となる撓みを緩和でき、その後の期間Aにおけるアクチュエータ30zの変形量を大きくできる。
制御部5は、第2導電パターン42をグランド電位に保持し、第1導電パターン41に第2パルス信号P2を印加する(図7参照)。導電パターン41~43は、振動板31から厚み方向に離隔した位置にあり、圧電体に覆われず、露出され得る。露出された導電パターンは、空気との接触により変質し易く、パルス信号が印加されると、より変質し易くなる。特に第2導電パターン42は、厚み方向に圧力室12と重なり、アクチュエータ30zを構成するため、変質すると、アクチュエータ30zの変形に影響が生じ得る。この点、本構成では、第2導電パターン42がグランド電位に保持されるため、第2導電パターン42の変質を抑制できる。
<変形例>
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
例えば、圧電アクチュエータは、第1接続パターン及び第2接続パターンを1つずつ備えてもよい。具体的には、図2に示すヘッド1の圧電アクチュエータ30は、2つの第1接続パターン61及び2つの第2接続パターン62を備えているが、これに限定されず、例えば、図9に示す変形例のように、ヘッド201の圧電アクチュエータ230は、1つの第1接続パターン61及び1つの第2接続パターン62を備えてもよい。図2では、第1導電パターン41及び第2導電パターン42における交差方向の一端及び他端のそれぞれから突出部41p,42pが突出しているが、図9では、第1導電パターン41及び第2導電パターン42における交差方向の一端から突出部41p,42pが突出し、第1導電パターン41及び第2導電パターン42における交差方向の他端からは突出部が突出していない。
第1アクチュエータ群に属する第1突出部と、第2アクチュエータ群に属する第1突出部とが、互いに離隔してもよい。第1アクチュエータ群に属する第2突出部と、第2アクチュエータ群に属する第2突出部とが、互いに離隔してもよい。
第1及び第2アクチュエータ群に対して個別に配線基板を設けてもよい。また、第1~第3導電パターンに対して個別に配線基板を設けてもよい。
圧電アクチュエータは、複数のアクチュエータ群を備えることに限定されず、1つのアクチュエータ群を備えてもよい。
第2メッキ層は、第2導電パターンにおける厚み方向に圧力室と重なる部分に設けられてもよい。第1メッキ層や第2メッキ層を省略してもよい。
制御部は、第1導電パターンをグランド電位に保持し、第2導電パターンに第2パルス信号を印加してもよい。なお、この場合は、第2導電パターンの変質を防止するため、第2導電パターン上に保護膜を形成することが好ましい。
第1~第3導電パターンに対して厚み方向の他方に、振動板が配置されてもよい。具体的には、厚み方向において圧力室に近い側から順に、振動板、第1~第3導電パターン、第2圧電体、個別電極、第1圧電体、共通電極が積層されてもよい。
本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置(例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置)にも適用可能である。さらに、本発明に係る圧電アクチュエータは、液体吐出装置以外の任意の装置に適用可能である。
1;201 ヘッド
10a プレート(圧力室基板)
12 圧力室
30;230 圧電アクチュエータ
30A 第1アクチュエータ群
30B 第2アクチュエータ群
30z アクチュエータ
31 振動板
32 共通電極
33 第1圧電体
34 個別電極
35 第2圧電体
35x 第1凹部
35y 第2凹部
41 第1導電パターン
41p 第1突出部
42 第2導電パターン
42p 第2突出部
43 第3導電パターン
51 第1メッキ層
52 第2メッキ層
61 第1接続パターン
62 第2接続パターン
90 配線基板
100 プリンタ(液体吐出装置)
P1 第1パルス信号
P2 第2パルス信号

Claims (15)

  1. 共通電極と、
    前記共通電極に対して前記共通電極の厚み方向である第1方向の一方に配置された第1圧電体と、
    前記第1圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された個別電極と、
    前記個別電極に対して前記第1方向の一方に配置された第2圧電体と、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第1導電パターンと、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、
    前記第1導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続され、かつ、前記個別電極と電気的に接続されず、
    前記第2導電パターンは、前記共通電極及び前記個別電極のいずれとも電気的に接続されず、
    前記第3導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記個別電極と電気的に接続され、
    前記第1導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記第1方向と直交する第2方向の一方に配置され、
    前記第3導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記第1方向と直交する第2方向の他方に配置されたことを特徴とする、圧電アクチュエータ。
  2. 複数の前記第3導電パターンが、前記第1方向及び前記第2方向の双方直交する第3方向に配列され、
    前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンは、それぞれ、前記第3方向に延び、
    前記第1導電パターンにおける前記第3方向の一端及び他端の少なくとも一方から前記第2方向の他方に突出した第1突出部と、
    前記第2導電パターンにおける前記第3方向の一端及び他端の少なくとも一方から前記第2方向の他方に突出した第2突出部と、をさらに備え、
    前記第1突出部、前記第2突出部及び前記複数の第3導電パターンが、前記第3方向に並ぶことを特徴とする、請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
  3. 前記第1導電パターン、前記第2導電パターン、前記第3方向に配列された前記複数の第3導電パターン、前記第1突出部及び前記第2突出部から構成される第1アクチュエータ群と、
    前記第1導電パターン、前記第2導電パターン、前記第3方向に配列された前記複数の第3導電パターン、前記第1突出部及び前記第2突出部から構成され、前記第2方向に前記第1アクチュエータ群と並ぶ第2アクチュエータ群と、を備え、
    前記第2方向において、前記第1アクチュエータ群に属する前記第1導電パターンと前記第2アクチュエータ群に属する前記第1導電パターンとの間に、前記第1アクチュエータ群に属する前記第2導電パターン、前記第2アクチュエータ群に属する前記第2導電パターン、前記第1アクチュエータ群に属する前記複数の第3導電パターン、前記第2アクチュエータ群に属する前記複数の第3導電パターン、前記第1アクチュエータ群に属する前記第1突出部、前記第2アクチュエータ群に属する前記第1突出部、前記第1アクチュエータ群に属する前記第2突出部、及び、前記第2アクチュエータ群に属する前記第2突出部が配置されたことを特徴とする、請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 前記第1アクチュエータ群に属する前記第1突出部と、前記第2アクチュエータ群に属する前記第1突出部とが、互いに接続され、
    前記第1アクチュエータ群に属する前記第2突出部と、前記第2アクチュエータ群に属する前記第2突出部とが、互いに接続されたことを特徴とする、請求項3に記載の圧電アクチュエータ。
  5. 前記第2圧電体は、前記第2方向の一方の面に形成された第1凹部と、前記第2方向の他方の面に形成された第2凹部とを有し、
    前記第1導電パターンは、前記第1凹部を介して前記共通電極と電気的に接続され、
    前記第3導電パターンは、前記第2凹部を介して前記個別電極と電気的に接続され、
    前記第2導電パターンは、前記第2圧電体の前記第2方向において前記第1凹部と前記第2凹部との間の部分と、前記第1方向に重なることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。
  6. 前記第1導電パターンに対して前記第1方向の一方に配置された第1メッキ層をさらに備えたことを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。
  7. 前記共通電極に対して前記第1方向の他方に配置された振動板をさらに備えたことを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。
  8. 圧力室が形成された圧力室基板と、
    前記圧力室基板に対して前記圧力室基板の厚み方向である第1方向の一方に配置され、前記圧力室を覆う振動板と、
    前記振動板に対して前記第1方向の一方に配置された共通電極と、
    前記共通電極に対して前記第1方向の一方に配置された第1圧電体と、
    前記第1圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された個別電極と、
    前記個別電極に対して前記第1方向の一方に配置された第2圧電体と、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第1導電パターンと、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、
    前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、
    前記第1導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続され、かつ、前記個別電極と電気的に接続されず、
    前記第2導電パターンは、前記共通電極及び前記個別電極のいずれとも電気的に接続されず、前記共通電極及び前記個別電極と共に前記第1方向に前記圧力室と重なり、
    前記第3導電パターンは、前記共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記個別電極と電気的に接続され、
    前記第1導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記第1方向と直交する第2方向の一方に配置され、
    前記第3導電パターンは、前記第2導電パターンに対し、前記第1方向と直交する第2方向の他方に配置されたことを特徴とする、液体吐出装置。
  9. 前記第2導電パターンに対して前記第1方向の一方に配置された第2メッキ層をさらに備え、
    前記第2メッキ層は、前記第2導電パターンにおける前記第1方向に前記圧力室と重ならない部分に設けられたことを特徴とする、請求項8に記載の液体吐出装置。
  10. 前記第2メッキ層は、接地されたことを特徴とする、請求項9に記載の液体吐出装置。
  11. 制御部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンの一方を、グランド電位に保持し、
    前記第3導電パターンに、高電位と前記高電位よりも低い低電位とで構成される第1パルス信号を印加し、
    前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンの他方に、前記第3導電パターンに前記高電位が印加されているときはグランド電位、前記第3導電パターンに前記低電位が印加されているときは負電位となる、第2パルス信号を印加することを特徴とする、請求項8~10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  12. 前記制御部は、
    前記第2導電パターンをグランド電位に保持し、
    前記第1導電パターンに前記第2パルス信号を印加することを特徴とする、請求項11に記載の液体吐出装置。
  13. 第1アクチュエータ群と、第2アクチュエータ群と、を備え、
    第1アクチュエータ群は、第1共通電極と、前記第1共通電極に対して前記第1共通電極の厚み方向である第1方向の一方に配置された第1圧電体と、前記第1圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第1個別電極と、前記第1個別電極に対して前記第1方向の一方に配置された第2圧電体と、前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第1導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターンと絶縁された第2導電パターンと、前記第2圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第1導電パターン及び前記第2導電パターンと絶縁された第3導電パターンと、を備え、
    第2アクチュエータ群は、第2共通電極と、前記第2共通電極に対して前記第1方向の一方に配置された第3圧電体と、前記第3圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第2個別電極と、前記第2個別電極に対して前記第1方向の一方に配置された第4圧電体と、前記第4圧電体に対して前記第1方向の一方に配置された第4導電パターンと、前記第4圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第4導電パターンと絶縁された第5導電パターンと、前記第4圧電体に対して前記第1方向の一方に配置され、前記第4導電パターン及び前記第5導電パターンと絶縁された第6導電パターンと、を備え、
    前記第1導電パターンは、前記第1共通電極と電気的に接続され、かつ、前記第1個別電極と電気的に接続されず、
    前記第2導電パターンは、前記第1共通電極及び前記第1個別電極のいずれとも電気的に接続されず、
    前記第3導電パターンは、前記第1共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記第1個別電極と電気的に接続され、
    前記第4導電パターンは、前記第2共通電極と電気的に接続され、かつ、前記第2個別電極と電気的に接続されず、
    前記第5導電パターンは、前記第2共通電極及び前記第2個別電極のいずれとも電気的に接続されず、
    前記第6導電パターンは、前記第2共通電極と電気的に接続されず、かつ、前記第2個別電極と電気的に接続され、
    前記第1方向と直交する第2方向において、前記第1導電パターンと前記第4導電パターンとの間に前記第2導電パターン及び前記第5導電パターンが配置され、前記第2導電パターンと前記第5導電パターンとの間に前記第3導電パターン及び前記第6導電パターンが配置されたことを特徴とする、圧電アクチュエータ。
  14. 前記第1導電パターンと前記第4導電パターンとを接続する第1接続パターンと、
    前記第2導電パターンと前記第5導電パターンとを接続する第2接続パターンと、をさらに備え、
    複数の前記第3導電パターン及び複数の前記第6導電パターンが、それぞれ、前記第1方向及び前記第2方向の双方直交する第3方向に配列され、
    前記第1接続パターン、前記第2接続パターン、前記複数の第3導電パターン及び前記複数の第6導電パターンが、前記第3方向に並ぶことを特徴とする、請求項13に記載の圧電アクチュエータ。
  15. 複数の前記第1接続パターン及び複数の前記第2接続パターンを備えたことを特徴とする、請求項14に記載の圧電アクチュエータ。
JP2019069633A 2019-04-01 2019-04-01 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置 Active JP7275769B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069633A JP7275769B2 (ja) 2019-04-01 2019-04-01 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置
US16/834,333 US11273641B2 (en) 2019-04-01 2020-03-30 Piezoelectric actuator and liquid ejection apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069633A JP7275769B2 (ja) 2019-04-01 2019-04-01 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020168747A JP2020168747A (ja) 2020-10-15
JP7275769B2 true JP7275769B2 (ja) 2023-05-18

Family

ID=72607099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019069633A Active JP7275769B2 (ja) 2019-04-01 2019-04-01 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11273641B2 (ja)
JP (1) JP7275769B2 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080297006A1 (en) 2007-05-30 2008-12-04 Oce-Technologies B.V. Piezoelectric actuator and method of producing the same
JP2010214634A (ja) 2009-03-13 2010-09-30 Ricoh Co Ltd 薄膜アクチュエータ、液体吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置
JP2010284960A (ja) 2009-06-15 2010-12-24 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2016124118A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置
JP2018167420A (ja) 2017-03-29 2018-11-01 ブラザー工業株式会社 アクチュエータ装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3019845B1 (ja) 1997-11-25 2000-03-13 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2000208828A (ja) 1999-01-14 2000-07-28 Seiko Epson Corp 圧電体薄膜素子およびその製造方法
JP5239282B2 (ja) * 2007-09-29 2013-07-17 ブラザー工業株式会社 液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド
JP5382323B2 (ja) 2009-04-09 2014-01-08 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5392489B2 (ja) 2009-11-26 2014-01-22 セイコーエプソン株式会社 アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置
JP5737534B2 (ja) 2013-10-04 2015-06-17 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5737535B2 (ja) 2013-10-04 2015-06-17 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6606955B2 (ja) 2015-09-30 2019-11-20 ブラザー工業株式会社 インクジェットプリンタおよびその調整方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080297006A1 (en) 2007-05-30 2008-12-04 Oce-Technologies B.V. Piezoelectric actuator and method of producing the same
JP2010214634A (ja) 2009-03-13 2010-09-30 Ricoh Co Ltd 薄膜アクチュエータ、液体吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置
JP2010284960A (ja) 2009-06-15 2010-12-24 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2016124118A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置
JP2018167420A (ja) 2017-03-29 2018-11-01 ブラザー工業株式会社 アクチュエータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20200307217A1 (en) 2020-10-01
US11273641B2 (en) 2022-03-15
JP2020168747A (ja) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7585058B2 (en) Ink-jet head
US7374277B2 (en) Ink-jet head
JP6492756B2 (ja) 液体吐出装置
JP4788764B2 (ja) 圧電アクチュエータ及び液体移送装置
JP4404105B2 (ja) 圧電アクチュエータ、及び、この圧電アクチュエータを備えた液体噴射装置
JP2011212865A (ja) 圧電アクチュエータ
JP2009083336A (ja) 液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド
JP2019064156A (ja) 液体吐出ヘッド
US7854498B2 (en) Piezoelectric actuator
JP6728718B2 (ja) Memsデバイス、及び、液体噴射ヘッド
CN111421958B (zh) 喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法
JP6676981B2 (ja) 液体吐出装置
JP6676980B2 (ja) 液体吐出装置
JP7215019B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7275769B2 (ja) 圧電アクチュエータ及び液体吐出装置
JP7338212B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP2019064158A (ja) 液体吐出ヘッド
JP2017094571A (ja) 液体吐出装置
JP7487495B2 (ja) 圧電アクチュエータ
US11522119B2 (en) Piezoelectric actuator
US11912029B2 (en) Liquid discharging head and printing apparatus
JP7415737B2 (ja) 圧電アクチュエータ
JP7404996B2 (ja) 圧電アクチュエータ、及び、その製造方法
JP7247764B2 (ja) 液体吐出ヘッド
CN111204131B (zh) 喷墨头及喷墨装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220304

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7275769

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150